CN111989500A - 多排自动调心滚子轴承 - Google Patents

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Abstract

一种多排自动调心滚子轴承(1)，该多排自动调心滚子轴承(1)包括：内圈(2)；外圈(3)，该外圈(3)具有球面状的轨道面；2排的多个滚子(4、5)，该2排的多个滚子(4、5)夹设于上述内圈(2)和外圈(3)之间，在轴承宽度(B)方向并列，上述2排的滚子分别具有沿上述外圈的轨道面的剖面形状的外周面，其中，一排侧的滚子的接触角θ1和另一排的滚子的接触角θ2的比在0.25≤θ1/θ2≤0.5的范围内，从上述其中一排侧的轴承端面(E1)到构成2排的接触角的2根作用线的交点(P)的轴承宽度方向距离B1、与从上述另一排侧的轴承端面(E2)到上述交点(P)的轴承宽度方向距离B2的比在0.5≤B1/B2≤0.6的范围内。

Description

多排自动调心滚子轴承
相关申请
本申请要求申请日为2018年4月20日、申请号为JP特愿2018－081203的申请；申请日为2019年4月5日、申请号为JP特愿2019－072707的申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。
技术领域
本发明涉及下述多排自动调心滚子轴承，该多排自动调心滚子轴承用于在于轴承宽度方向并列2排的滚子上负荷不均匀的荷载的用途，比如用于风力发电设备、产业机械的主轴的支承。
背景技术
在风力发电设备的主轴的轴承上作用有风叶、转子头的自重的径向荷载以及基于风力的轴向荷载。在主轴支承用的轴承为像图20所示的那样的具有在轴向对称的结构的多排自动调心滚子轴承41的场合，夹设于内圈42和外圈43之间的2排的滚子44、45中的主要相对轴向荷载Fa而位于后侧的仅仅其中一排的滚子45承受轴向荷载Fa。即，与其中一排的滚子45承受径向荷载与轴向荷载的两者的情况相对，另一排的滚子44只几乎承受径向荷载。由此，承受径向荷载与轴向荷载的两者的排的滚子45的接触面压大于仅仅承受径向荷载的排的滚子44，容易产生滚子45的滚动面和外圈43的轨道面43a的表面损伤、磨耗。在此场合，其中一排的滚子45的滚动寿命小于另一排的滚子44的滚动寿命，通过承受该径向荷载的排的滚子45的排的短的滚动寿命，确定轴承整体的实质寿命。
面对上述的课题，为了提高轴承整体的实质寿命，人们提出使2排的滚子的长度相互不同(参照专利文献1)，或2排的滚子的接触角相互不同的方式(参照专利文献2)。但是，由于具有轴承的尺寸规格(ISO标准；J I S B1512)的限制，故难以仅仅通过采用上述2个方式中的一者的方式，将承受轴向荷载的排的滚子的负荷荷载提高到适合值。即，由于根据尺寸规格、公称号分别确定内径、外径、与轴承宽度，故如果使承受轴向荷载的排的滚子的长度过大，则轴承宽度超过规格值。另外，如果承受轴向荷载的排的滚子的接触角过大，则内径超过规格值。
于是，为了在各部分的尺寸没有脱离轴承的尺寸规格的情况下，使承受轴向荷载的排和仅仅承受径向荷载的排的接触面压均匀，人们提出将使2排的滚子的长度相互不同的方式与使2排的滚子的接触角相互不同的方式组合(参照专利文献3)。在该技术中，由于增加承受轴向荷载的排的滚子的接触角，充分地增加该滚子的负荷容量这一点是重要的，故人们提出用于此目的的2排的滚子的接触角的适合的比率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2005050038号公开
专利文献2：US20140112607号说明书
专利文献3：JP特开2017－180831号公报
发明内容
发明要解决的课题
在于专利文献3中公开的轴承中，相对日常附加的疲劳荷载，谋求两排所承受的接触面压的均匀化，改善轴承整体的实质寿命。但是，具有下述的情况，即，相对作为假定在50年的期间发生的最大荷载的极限荷载，仅仅通过设定上述的参数，在滚子长度短的一侧的排中负荷能力不够。
本发明的目的在于提供一种多排自动调心滚子轴承，该多排自动调心滚子轴承为下述的轴承，该轴承适合于承受轴向荷载和径向荷载，在于轴向并列的2排的滚子上作用大小不同的荷载的用途，在尺寸规格的制约的范围内，不仅相对疲劳荷载，而且相对极限荷载，仍可通过两排的滚子适当地分担负荷。
用于解决课题的技术方案
本发明的多排自动调滚子轴承包括：
内圈；
外圈，该外圈具有球面状的轨道面；
2排的多个滚子，该2排的多个滚子夹设于上述内圈和外圈之间，在轴承宽度方向并列；
上述2排的滚子分别具有沿上述外圈的轨道面的剖面形状的外周面；
其特征在于：
该轴承一排侧的滚子的接触角θ1和另一排的滚子的接触角θ2的比在0.25≤θ1/θ2≤0.5的范围内；
从上述轴承一排侧的轴承端面到构成2排的接触角的2根作用线的交点的轴承宽度方向距离B1、与从上述另一排侧的轴承端面到上述交点的轴承宽度方向距离B2的比在0.5≤B1/B2≤0.6的范围内。
按照该方案，通过使上述另一排的滚子的接触角大于上述其中一排侧的滚子的接触角，上述另一排的滚子可负担大的轴向荷载。在于作用有轴向荷载和径向荷载的条件下采用该多排自动调心滚子轴承的场合，通过接触角大的滚子负担轴向荷载的几乎全部和径向荷载的一部分，通过接触角小的滚子负担径向荷载的剩余部分。通过以这样的分担比例，由2排的滚子分担而负担轴向荷载和径向荷载，可使两排的滚子的接触面压均匀。由此，可通过轴承整体确保大的负荷容量，并且可提高轴承整体的实质寿命。
另外，配备2排的滚子的接触角的比率不同的多个的多排自动调心滚子轴承，针对各多排自动调心滚子轴承，在用作风力发电设备的主轴支承用轴承的场合假定的荷载条件下，分析两排的滚子的接触面压，其结果是知道，在接触角的比为1∶3的场合，两排的滚子的接触面压最均匀。上述假定的荷载条件指考虑发电能力、设置场所等的各种条件，平均的风力发电设备以最普通方式运转时的作为疲劳荷载的轴向荷载和径向荷载。于是，在用于与平均的风力发电设备相比较，上述条件不同的风力发电设备的多排自动调心滚子轴承中，会有最佳的接触角的比不为1∶3的情况，即使在该情况下，最佳的接触角的比仍收敛在1∶2～1∶4的范围内。即，通过使两排的接触角的比在0.25≤θ1/θ2≤0.5的范围内，可相对疲劳荷载，通过两排的滚子适当地分担荷载。
另外，通过使从上述接触角小的其中一排侧的轴承端面到构成2排的接触角的2根作用线的交点的轴承宽度方向距离B1、与从接触角大的上述另一排侧的轴承端面到上述交点的轴承宽度方向距离B2的比在0.5≤B1/B2≤0.6的范围内，几乎仅仅负担径向荷载的上述其中一排的滚子长度在规格尺寸的范围内，不会过度地短。于是，即使在相对必须要求假定从各种方向而进行负荷的条件的极限荷载，仍避免上述其中一排的滚子的负荷能力不足的情况。于是，在规格尺寸的制约的范围内，相对疲劳荷载和极限荷载中的任意者，仍可通过两排的滚子适当地负担荷载。
也可在本发明中，上述其中一排的滚子长度L1与上述另一排的滚子长度L2的比在0.9≤L1/L2＜1.0的范围内。按照该方案，由于接触角大的排的滚子长度大于等于接触角小的滚子长度，故接触角大的排的滚子相对轴向荷载的负荷容量确实地提高。不仅如此，而且通过使接触角小的滚子长度大于等于另一排的滚子长度的90％，像上述那样，避免几乎仅仅负担径向荷载的上述其中一排的滚子的长度在尺寸规格的范围内过短的情况。
还可在本发明中，保持上述另一排的滚子的保持器的倾斜角β2相对作为构成上述另一排的滚子的最大直径的位置的倾斜角度的滚子最大直径角α2，处于由下述的式
0≤β2≤α2
所表示的关系。
另外，上述“保持器的倾斜角β2”指比如在保持器的柱部的兜孔面为圆筒面的场合，该圆筒面的中心线相对保持器中心线(轴承中心轴心)而形成的角度。上述“保持器的倾斜角β2”也可指保持器的外径面的倾斜角度或保持器的内径面的倾斜角度。
由于对于上述另一排的滚子，即相对轴向荷载的输入方向的后侧排的滚子，最大径角α2变大，故还可适当设定保持器的倾斜角β2，保持器的兜孔面抱持滚子的最大直径位置。
此时，通过处于由下述的式
0≤β2≤α2
所表示的关系，滚子的姿势稳定性没有受到损害。
还有，可通过形成这样的保持器的形状，防止左右排非对称设计特有的组装性的降低，稳定地保持滚子。
也可在本发明中，上述各滚子在外周面上具有多层结构的DLC表面膜；
该DLC表面膜的膜厚大于等于2.0μm；
对于上述滚子的母材的外表面的面粗糙度为Ra≤0.3，并且RΔq≤0.05；
对于上述多层结构的DLC表面膜中的各层的膜硬度，外层侧的层分阶段地变高。
上述DLC为类金刚石碳(Diamond-like Carbon)的简称。
通过在滚子的外周面上进行DLC表面膜处理，耐磨耗性提高。最好，DLC表面膜采用与母材的紧密粘接性优良的多层结构，膜厚大于等于2.0μm。另外，对于设置DLC表面膜的外周面的粗糙度的值，通过算术平均粗糙度Ra≤0.3，均方根倾斜度RΔq≤0.05，由此，对相对部件的攻击性可缓和，另外，对于DLC表面膜的膜硬度，通过在多层结构中分阶段地提高硬度，可获得高的紧密粘接性。
上述多排自动调心滚子轴承适用于风力发电设备的主轴的支承。在支承风力发电设备的主轴的多排自动调心滚子轴承中，作用风叶、转子头的自重产生的径向荷载与风力产生的轴向荷载。在轴向宽度方向并列2排的滚子中的上述另一排的滚子承受径向荷载和轴向荷载的两者，上述其中一排的滚子几乎仅仅承受径向荷载。在此场合，承受轴向荷载的排的滚子为接触角大的上述另一排的滚子，几乎仅仅承受径向荷载的排的滚子为接触角小的上述其中一排的滚子，由此，相对疲劳荷载和极限荷载中的任意者，通过两排的滚子适当地负担负荷。
权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的2个以上的任意的组合也包含在本发明中。
附图说明
根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于限制本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。
图1为本发明的第1实施方式的多排自动调心滚子轴承的剖视图；
图2为非对称滚子的说明图；
图3为表示在该多排自动调心滚子轴承和过去的多排自动调心滚子轴承上分别施加轴向荷载和径向荷载的合成荷载的场合的前侧的滚子的接触面压的分布分析结果的曲线图；
图4为表示在该多排自动调心滚子轴承和过去的多排自动调心滚子轴承上分别施加轴向荷载和径向荷载的合成荷载的场合的后侧的滚子的接触面压的分布分析结果的曲线图；
图5为表示在两排的滚子的接触角的比分别不同的多种的多排自动调心滚子轴承上施加轴向荷载和径向荷载的合成荷载的场合的前侧的滚子的接触面压的分布分析结果的曲线图；
图6为表示在两排的滚子的接触角的比分别不同的多种的多排自动调心滚子轴承上施加轴向荷载和径向荷载的合成荷载的场合的后侧的滚子的接触面压的分布分析结果的曲线图；
图7为在同一图面上表示针对过去的多个多排自动调心滚子轴承的滚子长度与轴承宽度的比率的图；
图8为以去掉风力发电设备的主轴支承装置的一个例子的一部分的方式表示的立体图；
图9为该主轴支承装置的剖开的侧视图；
图10为本发明的另一实施方式的多排自动调心滚子轴承的剖视图；
图11为表示该多排自动调心滚子轴承中的滚子表层的DLC表面膜的结构的说明图；
图12为表示用于上述各实施方式的多排自动调心滚子轴承的保持器的一个例子的立体图；
图13为该保持器的部分放大剖开平面；
图14为表示该保持器的兜孔与滚子的关系的剖视图；
图15为表示该保持器的部分剖视图；
图16为表示该保持器的部分俯视图；
图17为表示该保持器的柱部的剖视图；
图18为表示该保持器的部分立体图；
图19为表示该保持器的变形例子的部分立体图；
图20为过去的普通的多排自动调心滚子轴承的剖视图。
具体实施方式
结合图1而对本发明的实施方式的多排自动调心滚子轴承(具有在下面简称为“轴承”的情况)1进行说明。在该多排自动调心滚子轴承1中，于内圈2和外圈3之间夹设有在轴承宽度方向(轴心方向)并列的左右2排的滚子4、5。外圈3的轨道面3a为球面状，左右各排的滚子4、5为其外周面沿外圈3的轨道面3a的剖面形状。换言之，滚子4、5的外周面为沿外圈3的轨道面3a的圆弧围绕中心线C1、C2而旋转的旋转曲面。在内圈2中，形成沿左右各排的滚子4、5的外周面的截面形状的多排的轨道面2a、2b。在内圈2的外周面的两端，分别设置凸缘(小凸缘)6、7。在内圈2的外周面的中间部，即左排的滚子4与右排的滚子5之间设置中凸缘8。还有，本说明书中的术语“左”、“右”不过是用于方便地表示轴承的轴向的相对位置关系。在本说明书中，“左”、“右”与各图中的左右一致，以便容易理解。
左右各排的滚子4、5分别通过保持器10L、10R而保持。在左排用的保持器10L中，多个柱部12从圆环部11而延伸到左侧，左排的滚子4保持于柱部12之间的兜孔中。在右排用的保持器10R中，多个柱部12从圆环部11而延伸到右侧，右排的滚子5保持于柱部12之间的兜孔中。
像在图2中以放大方式所示的那样，左右各排的滚子4、5为非对称滚子，在该非对称滚子中，最大直径D1max、D2max的位置脱离滚子长度的中间A1、A2。左排的滚子4的最大直径D1max的位置位于滚子长度的中间A1的右侧，右排的滚子5的最大直径D2max的位置位于滚子长度的中间A2的左侧。由这样的非对称滚子构成的左右各排的滚子4、5产生感应推力荷载。为了承受该感应推力荷载，设置内圈2的中凸缘8。由于非对称滚子4、5与中凸缘8的组合将滚子4、5通过内圈2、外圈3与中凸缘8的3个部位而进行导向，故导向精度良好。
像图1所示的那样，2排的滚子4、5的接触角均大于0°，并且相互不同。在本例子中，右排的滚子5的接触角θ2大于左排的滚子4的接触角θ1。左排的滚子4的接触角θ1和右排的滚子5的接触角θ2的比设定在1∶2～1∶4的范围内，即0.25≤θ1/θ2≤0.5的范围内。最优选的θ1、θ2的比为1∶3(θ1/θ2＝0.333)。在后面描述其理由。具体来说，接触角θ1的范围在比如3°～6°的范围内，最好θ1＝5°。接触角θ2的范围在比如12°～18°的范围内，最好θ2＝15°。
在左排的滚子4和右排的滚子5中，最大直径D1max、D 2max相互相同，沿中心线C1、C2的长度L1、L2相互不同。长度较大的滚子5的长度L2最好大于等于轴承宽度(从左排侧的轴承端面E1到右排侧的轴承端面E2的轴承宽度方向距离)B的39％。另外，左排的滚子4的长度L1和右排的滚子5的长度L2也可相等。不过，通过像图示的例子那样，使接触角大的排的滚子的长度L2大于接触角小的排的滚子的长度L1，由此抵抗接触角大的排的滚子的轴向荷载的负荷荷载进一步提高。
构成两排的接触角θ1、θ2的2根作用线S1、S2的交点P的轴承宽度方向位置相对于中凸缘8的轴承宽度方向的中间位置Q，以距离K而偏移到接触角小的滚子4侧。由此，不使长度较大的滚子5以必要以上的长度而较大，可增加长度较大的滚子5的接触角θ2。上述作用线S1、S2为作用有下述的力的线，该力指作用于滚子4、5和内圈2与外圈3的接触部上的力的合力。作用线S1、S2相互交叉的交点P位于轴承中心轴心O上。
更具体地说，交点P的轴承宽度方向位置按照下述的方式进行设定，该方式为：从接触角小的左排侧的轴承端面E1到上述交点P的轴承宽度方向距离B1、与从接触角大的右排侧的轴承端面E2到上述交点P的轴承宽度方向距离B2的比在0.5≤B1/B2≤0.6的范围内。
该结构的轴承1用作承受轴向荷载和径向荷载，在左右的滚子排上作用大小不同的荷载的用途，比如风力发电设备的主轴支承轴承。在该场合，按照左排的滚子4位于接近旋转翼的一侧(前侧，图1的左侧)，右排的滚子5位于远离旋转翼的一侧(后侧，图1的右侧)的方式设置轴承1。在此场合，来自主轴的轴向荷载Fa在从前侧朝向后侧的方向附加。由此，接触角θ2大的右排的滚子5负担轴向荷载的几乎全部和径向荷载的一部分，接触角θ1小的左排的滚子4负担径向荷载的剩余部分。
通过使上述轴承宽度方向距离B1与B2的比在0.5≤B1/B2≤0.6的范围内，基本只负担径向荷载的左侧的排的滚子的长度L1在规格尺寸的范围内，没有过短。在其中一排的滚子的长度过短的场合，滚子的负荷容量不充分，如果从径向而附加极限荷载这样的极大的荷载，则在滚子的两端产生边缘应力，构成寿命降低的原因。但是，在本实施方式的轴承1中，即使相对必须要求假定从各种的方向而负荷的极限荷载，仍避免其中一排的滚子的负荷能力不足的情况。于是，按照该轴承1，在尺寸规格的制约的范围内，相对疲劳荷载和极限荷载中的任一者，均可通过两排的滚子适当地负担负荷。
还有，像上述那样，最好相对其中一排(在本例子中，为左排)的滚子长度L1，另一排(在本例子中，为右排)的滚子长度L2较大，但是，特别是最好，按照左排的滚子长度L1不过短的方式，L1和L2的比在0.9≤L1/L2＜1.0的范围内。
下面对两排的滚子的接触角的比设定在0.25～0.5的范围内的理由进行说明。针对图10所示的过去的多排自动调心滚子轴承41和图1所示的过去的多排自动调心滚子轴承1，对在用作风力发电设备的主轴支承用轴承的场合假定的轴向荷载和径向荷载的合成荷载时的左右两排的滚子的接触面压进行分析。图3表示前侧，即左排的滚子4、4的接触面压分布，图4表示后侧，即右排的滚子45、5的接触面压分析结果分布。
根据图3、图4所示的结果，知道下述的情况。图10的已有产品处于在前侧，接触面压小，在后侧，接触面压大，在前侧和后侧荷载负担不均匀的状态。相对该情况，在图1的接触角变更产品中，于前侧，在滚子整体上产生接触面压，由此，后侧的接触面压的最大值降低，两排的接触面压差小，实现均匀化。
还有，针对左排的滚子4的接触角θ1和右排的滚子5的接触角θ2的比分别不同的3种的多排自动调心滚子轴承，与上述相同地，分析左右两排地滚子的接触面压。图5表示前侧，即左排的滚子4的接触面压分析结果，图6表示后侧，即右排的滚子5的接触面压分析结果。接触角的比为1∶1的产品为已有产品，接触角的比为1∶2、1∶3的产品为本发明的接触角变更产品。
根据图5、图6所示的结果，知道下述的情况。如果针对各接触角的比，比较接触面压分布，则在接触角的比为1∶3的场合，在前侧和后侧接触面压最均匀。在接触角的比为1∶2的场合，与在接触角的比为1∶3的场合相比较，接触面压是不均匀的，但是，与接触角的比为1∶1的场合相比较，接触面压是充分均匀的。像还根据图1而知道的那样，如果滚子5的接触角θ2大，由于根据尺寸限制的关系，内圈2的壁厚过薄，故难以设置长度大的滚子5。由于这些情况，最好，接触角的比大于等于1∶2，在1∶4以内。
还有，上述假定的轴向荷载和径向荷载指作为考虑发电能力、设置场所等的各种条件，平均的风力发电设备以最普通的方式运转时的疲劳荷载的轴向荷载和径向荷载。于是，在用于与平均的风力发电设备相比较，上述条件不同的风力发电设备的多排自动调心滚子轴承中，会有最佳的接触角的比不为1∶3的情况。但是，即使在该情况下，最佳的接触角的比收敛在1∶2～1∶4的范围内。
此外，通过附加虽然不是必需的，但是，长度大的滚子5的长度L2大于等于轴承宽度的39％的条件，获得在尺寸规格的范围内，两排的滚子的接触角的比为上述适合程度的多排自动调心滚子轴承。另外，针对过去的多排自动调心滚子轴承，调查滚子的长度L2相对轴承宽度B的比率。其结果是判定，像图7所示的那样，上述比率大于等于39％的比率。上述尺寸规格为确定内径、外径与轴承宽度的规格。
图8、图9为风力发电设备的主轴支承装置的一个例子。在支承台21上，经由旋转座轴承22(图9)自由水平旋转地设置机舱23的外壳23a。在机舱23的外壳23a的内部，经由设置于轴承外壳24上的主轴支承轴承25自由旋转地设置主轴26，在主轴26突出于外壳23a之外的部分，安装构成旋转翼的风叶27。主轴26的另一端与增速器28连接，增速器28的输出轴与发电机29的转子轴连接。机舱23通过旋转用马达30，经由减速器31，以任意的角度而进行旋转。主轴支承轴承25在图示的例子中，2个并列地设置，但是，也可为1个主轴支承轴承25。
图10、图11表示本发明的另一实施方式。在本实施方式中，特别说明的事项与第1实施方式相同。
在本实施方式的多排自动调心滚子轴承1中，保持上述另一排的滚子5的保持器10R的倾斜角β2相对作为构成上述另一排的滚子5的最大直径的位置的倾斜角度的最大直径角α2，处于由下述的式
0≤β2≤α2
所表示的关系。
还有，对于上述“保持器10R的倾斜角β2”，在保持器10R的柱部12的兜孔面12a为圆筒面的场合，该圆筒面的中心线C2相对保持器中心(轴承中心轴心O)而形成的角度构成保持器倾斜角β2。上述“保持器10R的倾斜角β2”也可为保持器10R的外径面的倾斜角度或保持器10R的内径面的倾斜角度。
在上述另一排的滚子5，即相对轴向荷载的输入方向的后侧排的滚子5中，由于最大径角α2大，故也可设定保持器倾斜角β2，保持器10R的兜孔面12a抱持滚子5的最大直径位置。
此时，0≤β2≤α2
通过形成该关系，不损害滚子5的姿势稳定性。
另外，通过形成这样的保持器10R的形状，可防止左右非对称设计特有的组装性的降低，可稳定地保持滚子5。
各排的滚子4、5在外周面上具有多层结构(大于等于3层)的DLC表面膜9。同样在内圈2和外圈3的各轨道面2a、2b、3a，与该滚子4、5相同，设置DLC表面膜9，但是，在这里对滚子4、5的DLC表面膜9进行说明。该DLC表面膜9的膜厚大于等于2.0μm，DLC表面膜9在本实施方式中，像图11以示意方式表示后侧的滚子5的DLC表面膜9的剖面那样，按照从滚子4、5的母材侧起的顺序，形成基底层9a、混合层9b与表面层9c的3层。
上述滚子4、5的母材的外表面的面粗糙度为算术粗糙度Ra与均方根倾斜度RΔq，Ra≤0.3，并且RΔq≤0.05。
对于上述多层结构的DLC表面膜9中的各层9a，9b、9c的膜硬度，外层侧的层分阶段地变高。
通过对滚子4、5的外周面进行DLC表面膜处理，耐磨耗性提高。如果设置DLC表面膜9，与耐磨耗性提高相反，必须要求确保耐剥离性。通过使其为下述的结构进行改善。DLC表面膜9采用与母材的紧密粘接性优良的多层结构。最好，膜厚大于等于2.0μm。另外，对于设置DLC表面膜9的外周面的粗糙度的值、算术粗糙度Ra小于等于0.3Ra、均方根倾斜度RΔq小于等于0.05，由此，对对方件的攻击性可缓和。另外，对于DLC表面膜9的膜硬度，在多层结构中，分阶段地提高硬度，由此，可获得高的紧密粘接性。
具体地对滚子4、5等的材质与上述DLC表面膜9进行说明。滚子4、5、内圈2与外圈3由铁系材料形成。铁系材料可采用作为轴承部件而一般采用的任意的钢材等，比如列举有比如高碳素铬轴承钢、碳素钢、工具钢、马氏体系不锈钢等。
在这些轴承部件中，对于形成有DLC表面膜9的面的硬度，其维氏硬度大于等于Hv650。通过形成大于等于Hv650的维氏硬度，可减少与DLC表面膜9(基底层)的硬度差，提高紧密粘接性。
最好，在滚子4、5中的形成有DLC表面膜9的面上，在形成表面膜之前，通过氮化处理形成氮化层。最好，作为氮化处理，于母材表面上进行难以产生妨碍紧密粘接性的氧化层的等离子氮化处理。还有，最好，氮化处理后的表面的硬度为维氏硬度大于等于Hv1000，以便进一步提高与DLC表面膜9(基底层)的紧密粘接性。
对于滚子4、5中的形成有DLC表面膜9的面，即形成有基底层9a的母材表面，其算术平均粗糙度Ra在0.1～0.3μm的范围内，并且其均方根倾斜度RΔq小于等于0.05。RΔq最好小于等于0.03，特别是最好小于等于0.02。算术平均粗糙度Ra和均方根倾斜度RΔq为依照JI S B0601而计算的数值，采用接触式或非接触式的表面粗糙度计等而进行测定。对于具体的测定条件，测定长度为4mm、临界值(cutoff)为0.8mm。通过使母材表面的均方根倾斜度RΔq小于等于0.05，粗糙度曲线的峰值平缓，突起的曲率半径大，局部面压可降低。另外，在形成膜时，还可抑制粗糙造成的微米等级的电池集中，可防止局部的膜厚和硬度的变化，进而，可提高硬质膜的耐剥离性。
最好，根据母材表面的粗糙度曲线而求出的最大凸部高度Rp小于等于0.4μm。最大的凸部高度Rp依照J I S B0601而计算。对于根据粗糙度曲线而求出的最大凸部高度Rp与算术平均粗糙度Ra的关系优选为1≤Rp/Ra2≤2，更有选为1.2≤Rp/Ra≤2。
还有，最好，根据母材表面的粗糙度曲线而求出的偏度(スキュネス：skewness)Rsk为负。Rsk为形变的指标，特别是最好小于等于－0.2。偏度Rsk为以平均线为中心，定量地表示振幅分布曲线的上下对称性的的指标，即，为相对表面粗糙度的平均线的偏离度的指标。偏度Rsk依照J I S B0601而计算。偏度Rsk为负这一点指粗糙形状为下凹(山谷状)，处于在表面上有许多的平坦部的状态。其结果是，指凸部少，难以产生突起部造成的应力集中的表面。另外，在减轻粗糙度的方式中，具有滚筒研磨等的通过与研磨媒体的冲突，去除表面突起的方法，具有因加工条件，新形成突起的Rsk为正而滚动的可能性，必须要求注意。
图11为表示DLC表面膜9的结构的模式剖视图。像该图10所示的那样，DLC表面膜9具有3层结构，该3层结构由(1)直接地形成于滚子4、5的表面上的以Cr与Wr为主体的基底层9a、(2)形成于基底层9a上的以WC和DLC为主体的混合层9b与(3)形成于混合层9b上的以DLC为主体的表面层9c构成。在这里，混合层9b为，从基底层9a朝向表面层9c而连续地或分阶段地使上述混合层中的WC的占比变小且该混合层中的DLC的占比变高的层。在本实施方式中，通过DLC表面膜9的膜结构为上述那样的3层结构，避免急剧的物理性质(硬度·弹性率等)变化。
由于基底层9a包含Cr，故与由超硬合金材料、铁系材料形成的母材的兼容性良好，与采用W、Ti、Si、Al等的场合相比较，与母材的紧密粘接性优良。另外，用于基底层9a的WC具有Cr和DLC的中间的硬度、弹性率，形成膜后的残余应力的集中也难以产生。此外，对于基底层9a，最好为从滚子表面层朝向混合层9b，Cr的占比小，并且WC的占比高的倾斜组分。由此，滚子表面和混合层9b的2个面的紧密粘接性优良。
混合层9b为夹设于基底膜和表面层之间的中间层。用于混合层9b的WC像上述的那样，具有Cr和DLC的中间的硬度、弹性率，形成膜后的残余应力的集中也难以产生。由于对于混合层9b，形成从基底膜9a朝向表面层9c，使WC的占比小且DLC的占比高的倾斜组分，故基底膜9a和表面层9c的2个面的紧密粘接性优良。还有，在该混合层的内部，形成WC和DLC以物理方式结合的结构，可防止该混合层的内部的破损等。还有，由于在表面层9c侧，DLC的占比高，故表面层9c和混合层9b的紧密粘接性优良。混合层9b为通过WC而将非粘接性高的DLC以锚固效果而连接于基底层9a侧的层。
表面层9c为以DLC为主体的膜。最好，在表面层9c中，在与混合层9b的邻接侧，具有其硬度从混合层9b侧起连续地或分阶段地增加的倾斜层部分9d。其为通过下述的方式而获得的部分，该方式为：在于混合层9b和表面层9c中，偏置电压不同的场合，为了避免偏置电压的急剧的变化，连续地或分阶段地改变(提高)偏置电压。倾斜层部分9d通过像这样使偏置电压变化，其结果是，像上述那样，硬度倾斜。硬度连续地或分阶段地提高的原因在于：DLC结构中的石墨结构(sp2)与金刚石结构(sp3)的结构比率因偏置电压的上升而偏于后者。由此，没有混合层和表面层的急剧的硬度差，混合层9b和表面层9c的紧密粘接性更加优良。
DLC表面膜9的膜厚(3层的总计)最好在0.5～3.0μm的范围内。如果膜厚小于0.5μm，则具有耐磨耗性和机械的强度差的情况，如果超过5.0μm，则容易剥离。另外，相对该DLC表面膜9的膜厚的表面层9c的厚度的比例最好小于等于0.8。如果该该比例超过0.8，则具有混合层9b中的WC和DLC的物理结合用的倾斜组分容易为不连续的组分，紧密粘接性劣化的危险。
通过使DLC表面膜9为以上这样的组分的基底膜9a、混合层9b、表面层9c的3层结构，抗剥离性优良。
图12～图19表示上述后侧的保持器10R的结构例子。在前侧的保持器10L(图1)中，对于结合该图12～图19而说明的事项，与后侧的保持器10R相同，省略说明。还有，该保持器10R的结构例子也适用于第1实施方式和图10的实施方式中的任一者。
在图12中，保持器10R的柱部12为下述的形状，在该形状中，从长度方向的各部分相同的基本剖面形状(通过图14的假想线表示的形状)的杆状的部分中去除圆筒面状的兜孔面12a，并且在其前端设置锥状部13。上述基本剖面形状为由分别构成圆筒面的一部分的外周面12b和内周面12c与在径向延伸的两侧的平面状的侧面12d构成的形状。构成兜孔面12a的圆筒面的直径为稍大于滚子5的最大直径的直径。兜孔面12a为以上述中心线C2(图1、图10)为中心的圆筒面。上述中心线C2按照像图17所示的那样，相对柱部12延伸的方向，柱部前端侧接近内径侧的方式倾斜。
图13所示的保持器10R的外径Do、内径Di、柱部长度L像下述的那样进行最佳化处理。
保持器10R的环状部11的外径Do大于滚子5的排列的节距圆直径PCD，环状部11的内径Di小于节距圆直径PCD(图10)。
环状部11的外径Do比如为PCD×102～105％。
环状部11的内径Di比如为PCD×95～98％。
柱部12的长度L，具体来说，构成柱部12的兜孔7的部分的长度L小于等于滚子L2(图1、图10)的65％。
上述锥状部13(图12～图13、图15～图17)按照伴随到达最前端的进行，下降到保持器内径侧的方式形成于柱部12的前端的外径面。锥状部13位于构成滚子5的最大直径角的直线a(通过图15的虚线表示)上，或从相对于该直线a的柱部前端侧而开始。换言之，锥状部13位于构成滚子5的中心线C2上的最大直径的位置M(图10)上，或从相对该位置M的柱部前端侧而开始。
在柱部12上形成上述锥状部13，并且圆筒面状的兜孔面12a相对柱部12所延伸的轴向而倾斜，由此，像图16所示的那样，从保持器径向的外方到保持器中心侧而观看柱部12的柱部宽度为在柱部12的最前端处最窄的W1，相对锥状部13开始的靠近自己侧的宽度W2变窄。还有，柱部12的前端面12e的径向厚度d(图17)变小。
保持器10L、10R的材质采用轴承钢、其它的铁系材料或黄铜系材料。
按照该结构的保持器10R，由于柱部12的兜孔面12a为圆筒面，故进行滚子5的确实的保持。还有，由于形成锥状部13，故滚子5的组装性提高。
对锥状部13和滚子5的组装性的关系进行说明。对于构成柱部12的兜孔面12a的圆筒面的中心线C2，相对柱部12所延伸的方向，其前端侧向内径侧倾斜。由此，像图19的例子那样，如果没有上述锥状部13(参照图18)，则从保持器径向的外方到保持器中心侧而观看柱部12的柱部宽度在柱部的最前端处最宽。由此，在该较宽的柱部12的前端的外径部处受到阻碍，难以进行滚子5在兜孔15的内部的组装，另外该较宽的柱部12的前端的外径部为从强度或功能上不具有良好的影响的无用部分。
在本实施方式中，由于形成上述锥状部13，故柱部前端的周向宽度W1(图16)和径向厚度d(图17)均小。由此，滚子5的组装性提高，并且获得保持器10R的轻量化。由于滚子5的组装性提高，故在组装时不必要求较大地使保持器10R变形，防止保持器10R的变形造成的形状的破坏。
由于锥状部13以省去无用部分的方式形成，故不影响滚子5的保持性，另外从轻量化的方面来说，最好形成锥状部13。
但是，如果锥状部13过长，由于滚子5的保持性降低，故按照在构成滚子5的最大直径的位置M(图16)上或从相对位置M的柱部前端侧开始，由此，确保滚子5的保持性。
还有，从滚子5的组装性来说，锥状部13的前端的径向厚度d(图17)越薄越好，但是，由于由圆柱面构成的兜孔面12a从柱部12的前端侧，通过钻加工而形成，故必须要求在前端处残留平面，最好，在不对加工造成妨碍的范围内，厚度减小。
另外，对后侧的保持器10R进行了说明，上述保持器形状的结构和效果与相对前侧的保持器10L的后侧的保持器10R相同。
这些保持器10L、10R比如也可像图19的例子的那样，为于柱部12的前端处不具有锥状部13的形状，另外，构成兜孔12a的圆筒面的中心线C2为相对柱部12延伸的方向而不倾斜的形状。
如上面所述，根据实施方式，对用于实施本发明的方式进行了说明，但是，本次公开公开的实施方式在全部的方面是列举的，没有限制性。本发明的范围不是通过上述的说明，而通过权利要求书而给出，应包括与权利要求等同的意思和权利要求的范围内的全部的变更。
标号的说明：
标号1、1A、1B表示多排自动调心滚子轴承；
标号2表示内圈；
标号3表示外圈；
标号3a表示轨道面；
标号4、5表示滚子；
标号6、7表示小凸缘；
标号8表示中凸缘；
标号9表示DLC表面膜；
标号11表示环状部；
标号12表示柱部；
标号13表示锥形部；
标号15表示兜孔；
标号26表示主轴；
符号A1、A2表示滚子长度的中间；
符号B表示轴承宽度；
符号B1、B2表示从轴承的端面到作用线到交点到轴承宽度方向距离；
符号D1max、D 2max表示最大直径；
符号E1、E2表示轴承的端面；
符号L1、L2表示轴承的长度；
符号P表示作用线的交点；
符号θ1、θ2表示接触角。

Claims (5)

1.一种多排自动调心滚子轴承，该多排自动调心滚子轴承包括：
内圈；
外圈，该外圈具有球面状的轨道面；
2排的多个滚子，该2排的多个滚子夹设于上述内圈和外圈之间，在轴承宽度方向并列；
上述2排的滚子分别具有沿上述外圈的轨道面的剖面形状的外周面，
其特征在于：
该轴承一排侧的滚子的接触角θ1和另一排的滚子的接触角θ2的比在0.25≤θ1/θ2≤0.5的范围内；
从上述轴承一排侧的轴承端面到构成2排的接触角的2根作用线的交点的轴承宽度方向距离B1、与从上述另一排侧的轴承端面到上述交点的轴承宽度方向距离B2的比在0.5≤B1/B2≤0.6的范围内。
2.根据权利要求1所述的多排自动调心滚子轴承，其特征在于，上述其中一排的滚子长度L1与上述另一排的滚子长度L2的比在0.9≤L1/L2＜1.0的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的多排自动调心滚子轴承，其特征在于，保持上述另一排的滚子的保持器的倾斜角β2相对作为构成上述另一排的滚子的最大直径的位置的倾斜角度的滚子最大直径角α2，处于由下述的式
0≤β2≤α2
所表示的关系。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的多排自动调心滚子轴承，其特征在于，上述各滚子在外周面上具有多层结构的DLC表面膜；
该DLC表面膜的膜厚大于等于2.0μm；
对于上述滚子的母材的外表面的面粗糙度为Ra≤0.3，并且RΔq≤0.05；
对于上述多层结构的DLC表面膜中的各层的膜硬度，外层侧的层分阶段地变高。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的多排自动调心滚子轴承，其特征在于，其为用于支承风力发电设备的主轴的多排自动调心滚子轴承。
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